高中人教版 (2019)一 种群基因组成的变化学案设计

第三节  种群基因组成的变化与物种的形成

一、选择题

1．下列关于种群基因库的叙述不正确的是    （    ）

A．同一物种不同种群的基因库可能有所差异

B．自然状态下，一个生物个体的死亡一般不会导致种群基因库的变化

C．种群中每个个体含有该种群基因库的全部基因

D．基因突变可改变种群基因库的组成

【答案】C

【详解】同一物种不同种群生活的环境不同，其基因库可能存在差异，A正确；自然状态下一个种群含有许多个体，基因库一般不会因某个个体死亡而变化，而是在代代相传中保持和发展，B正确；种群中的每个个体含有种群基因库中的部分基因，C错误；可遗传的变异均可能改变基因库的组成，可遗传的变异包括基因突变、基因重组和染色体变异，D正确。

2．现代的生物都是由共同祖先进化而来的，物种的进化体现在种群基因频率的改变。下列能引起基因频率改变的因素是 （　　）

A．自然选择    B．基因重组    C．随机交配      D．大的种群

【答案】A

【详解】在自然界中，有许多因素能够打破遗传平衡，而使种群基因频率发生变动：如突变、基因迁移、遗传漂变、非随机交配、自然选择，分析题意可知，A正确，BCD错误。

3．果蝇是常用的遗传学研究的实验材料，据资料显示，果蝇约有104对基因，现有一黑腹果蝇的野生种群，约有107个个体，下列关于相关叙述不正确的是（    ）

A．基因突变产生新的等位基因，可以使果蝇种群的基因频率发生了改变

B．假定该种群中每个基因的突变率都是10-5，那么在该种群中每一代出现的基因突变数约是1×106个

C．突变的有害和有利不是绝对的，往往取决于生物的生存环境

D．突变和基因重组都是随机的、不定向的，只能为生物进化提供原材料，不能决定生物进化的方向

【答案】B

【详解】A、基因突变产生新的等位基因，可以使种群的基因频率发生改变，从而使物种发生进化，A正确；B、基因在体细胞是成对存在的，每只果蝇基因共104对，也就是2×104个，果蝇数量为1×107个，每个基因发生突变的概率为1×10-5，基因突变是相互独立的，所以突变的个数应该是整个基因数乘以突变概率：2×104×1×107×1×10-5=2×106个突变基因，B错误；C、突变具有多害少理性，突变的有害和有利是相对的，这往往取决于生物的生存环境，C正确；D、突变和基因重组都是随机的、不定向的，只能为生物进化提供原材料，不能决定生物进化的方向，自然选择决定生物进化的方向，D正确。

4．现有一大种群，种群内基因型频率为AA38%、Aa16%、aa46%，个体间随机交配，没有迁入和迁出，无突变，自然选择对A和a基因控制的性状没有作用。则下一代中a的基因频率是（    ）

A．46%         B．54%          C．40%          D．60%

【答案】B

【详解】结合分析可知，该种群为遗传平衡群体，因此其基因频率不变，因此算出亲代群体的基因频率就是下一代的基因频率。种群内基因型频率为AA38%、Aa16%、aa46%，在符合遗传平衡定律的条件下，亲子代基因频率不变，亲本中a基因频率为 46%+ 16%÷2=54%，即B正确。

5．下列有关遗传、变异、生物进化的相关叙述中，错误的是（    ）

A．基因型为AaBb的个体自交，其后代一定有4种表现型和9种基因型

B．减数分裂过程中同源染色体非姐妹染色单体的交换可引起基因重组，非同源染色体之间交换一部分片段导致染色体结构变异

C．隔离是物种形成的必要条件

D．一个随机交配的足够大的种群中，某一相对性状中显性性状表现型的频率是0.36，则该种群繁殖一代后杂合子Aa的频率是0.32

【答案】A

【详解】A、基因与性状不一定是一一对应关系，如果两对基因共同控制一对性状，则后代可能只有2种表现型，A错误；B、减数第一次分裂前期，同源染色体上非姐妹染色单体发生交叉互换，而非同源染色体间交换为染色体结构变异，B正确；C、新物种形成的标志是生殖隔离，生殖隔离和地理隔离都属于隔离，隔离是新物种形成的必要条件，C正确；D、显性性状表现型的频率是0.36，则隐性性状表现型的频率是0.64，用A和a表示，即aa=0.64，所以a为0.8，A为0.2，杂合子Aa=2×0.8×0.2=0.32，D正确。

6．在青藏铁路穿越可可西里的一段，有专门为藏羚羊设计的33条走廊（野生动物专用通道），否则，青藏铁路的阻隔可使同一藏羚羊种群出现地理隔离而成为两个种群。下列说法正确的是（    ）

A．在一个藏羚羊种群基因库中，某个基因占全部基因数的比值为其基因频率

B．基因频率相同的两个种群，基因型频率也相同

C．若不设计野生动物专用通道，由于铁路的地理隔离作用，位于铁路两边的藏羚羊经过漫长的进化，一定可以出现生殖隔离

D．物种形成的三个环节是突变和基因重组、自然选择、隔离

【答案】D

【详解】A、在一个种群基因库中，某个基因占全部等位基因数的比值，叫做基因频率，A错误；B、基因频率相同的两个种群，基因型频率不一定相同，如一个只有Aa的种群和一个AA∶Aa：aa=1∶2∶1的种群，A和a的基因频率均为1/2，但Aa的基因型频率不同，B错误；C、铁路两边的藏羚羊若环境条件等较为相似，可能不会出现大的基因库差异，不一定能出现生殖隔离，C错误；D、物种形成的三个环节是突变（包括基因突变和染色体变异）和基因重组、自然选择、隔离，D正确。

7．一粒小麦（染色体组AA，2n=14）与山羊草（染色体组BB，2n=14）杂交，产生的杂种AB经染色体自然加倍，形成了具有AABB染色体组的四倍体二粒小麦（4n=28）。后来，二粒小麦又与节节麦（染色体组DD，2n=14）杂交，产生的杂种ABD经染色体加倍，形成了具有AABBDD染色体组的六倍体小麦（6n=42）。这就是现在农业生产中广泛种植的普通小麦。下列关于普通小麦与二粒小麦的叙述，正确的是（    ）

A．二粒小麦与普通小麦可以杂交获得可育后代

B．普通小麦的培育成功说明了不经过隔离也能形成新物种

C．普通小麦卵母细胞在减数分裂时，可观察到21个四分体

D．在上述普通小麦形成过程中发生了染色体数目和结构的变异

【答案】C

【详解】A、普通小麦是异源六倍体AABBDD，产生的配子是ABD，二粒小麦是异源四倍体AABB，产生的配子是AB，杂交后形成了染色体组成为AABBD的个体是不可育的，A错误；B、隔离是新物种形成的必要条件，新物种形成的标志是产生了生殖隔离，B错误；C、普通小麦为六倍体小麦（6n=42），在性母细胞减数分裂时，同源染色体发生配对，42条染色体可配成21对，故可观察到21个四分体，C正确；D、在普通小麦的形成过程中，发生的生物变异有染色体加倍（数目变异）、基因重组，没有发生染色体结构变异，D错误。

8．已知物种乙和丙均由甲演化而来，形成过程如图所示（乙和丙种群处于遗传平衡状态）。图中 A、B、C 分别表示不同的 3 个地区。E/e 位于常染色体上，G/g 位于 X 染色体上。下列有关说法正确的是（    ）

A．环境可以诱导生物产生定向的变异

B．物种乙和丙存在生殖隔离，所以不能交配

C．若种群丙中 XgXg 约占 18%，则雄性中 XgY 约占 60%

D．若种群乙中 E 和 e 基因频率相等，则显性个体与隐性个体的数量相同

【答案】C

【详解】A、变异是不定向的，A错误；B、物种乙和丙存在地理隔离，不能交配，B错误；C、若种群丙中 XgXg 约占 18%，则雌性个体中XgXg占比为36%，则g的基因频率约占60%，雄性中g的基因频率与XgY的基因型频率相等，雄性中 XgY 约占 60%，C正确；D、若种群乙中E和e的基因频率相等，则A基因频率=50%，则EE的基因型频率=0.5×0.5=25%，Ee=0.5×0.5×2=50%，ee=25%，显性个体数量是隐性的3倍，D错误。

9．从达尔文的自然选择学说到现代生物进化论理论的发展，有关说法正确的是（    ）

A．解剖比较不同动植物的形态结构是研究生物进化最直接、最重要的证据

B．达尔文认为，适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果

C．突变和基因重组都是随机的、不定向的，种群基因频率的改变也是不定向的

D．捕食者的存在让某种生物的数量不会过多，不利于生物多样性的形成

【答案】B

【详解】A、化石是保存在岩层中的古生物遗物和生活遗迹，直接说明了古生物的结构或生活习性，因此生物进化的直接的、非常重要的证据是化石证据，A错误；B、群体中出现可遗传的有利变异和环境的定向选择是适应形成的必要条件，达尔文认为，适应的来源是可遗传的变异，适应是自然选择的结果，B正确；C、突变和基因重组都是随机的、不定向的，自然选择使种群的基因频率定向改变并决定生物进化的方向，C错误；D、捕食者的存在不会让某种生物占绝对优势，为其他物种的生存腾出空间，利于生物多样性形成，D错误。

10．假设某一年桦尺蛾种群的基因型组成及比例为：SS（黑色）10%，Ss（黑色）10%，ss（浅色） 80%。由于寄居的树干变黑不利于浅色个体的生存，使得种群中浅色个体每年减少 10% ，黑色个体每年增加 10%。下列叙述错误的是（    ）

A．自然选择作用的对象是个体的表型

B．浅色桦尺蛾和黑色桦尺蛾同时存在体现了遗传多样性

C．第二年浅色（ss）基因型频率为 76.6%

D．黑色与浅色桦尺蛾发生了协同进化

【答案】D

【详解】A、在生存斗争中，适应环境的个体保留下来，不适应的个体被淘汰，所以自然选择直接作用的是生物个体的表型，A正确；B、生物多样性包括遗传（基因）多样性、物种多样性和生态系统多样性，浅色桦尺蛾与黑色桦尺蛾同时存在体现了遗传（基因）多样性，B正确；C、种群中浅色个体每年减少10% ，黑色个体每年增加10%，第二年浅色个体基因型的比例为80%×0.9/(80%×0.9+20%×1.1)=76.6%，C正确；D、不同种生物之间发生协同进化，黑色与浅色桦尺蠖是同一物种，D错误。

11．经过40年的精心保护，宁夏贺兰山自然保护区的岩羊数量得到明显提升。种群数量上升一定会导致（    ）

A．种群基因库的容量增大                 B．基因突变频率提高

C．种群基因频率定向改变              D．基因产生定向突变

【答案】A

【详解】A、种群基因库是指种群中全部个体的所有基因，藏羚羊数量增加，种群基因库一定增大，A正确；B、基因突变频率在自然界很低，种群数量增加，突变个数会增加，但突变率不会提高，B错误；C、种群基因频率因自然选择而定向改变，不会因种群数量增加而定向改变，C错误；D、基因突变是不定向的，D错误。

12．生活在科罗拉多大峡谷的Abert松鼠被一条河流分隔成了两个种群，南北岸的松鼠经过大约一万年的演变，在形态和体色方面发生了明显的差异。下列叙述不符合“以自然选择学的说为核心的现代生物进化理论”观点的是（    ）

A．突变和基因重组，为松鼠的进化提供原材料

B．两个种群形态和体色的差异，是种群基因频率定向改变的结果

C．河流的阻隔使南北岸松鼠的基因交流受阻，导致基因库差异加大

D．两岸食物和栖息条件的不同，导致两个种群基因突变的方向不同

【答案】D

【详解】A、现代生物进化理论认为，突变和基因重组为生物的进化提供了原材料，A正确；B、种群基因频率的定向改变使生物向着一定的方向进化，进而使两个种群的松鼠的形态和体色出现差异，B正确；C、由于河流的存在，使南北两岸的松鼠由于地理隔离不能进行基因交流进而导致基因库的差异加大，C正确；D、基因突变是不定向的，两岸食物和栖息条件的不同对不定向的基因突变起到了定向选择的作用，D错误。

二、非选择题

13．20世纪50年代，科研工作者们受到达尔文进化思想的启发，广泛开展了人工动植物育种研究。通过人工创造变异并选育优良的新品种，这一过程被形象地称为“人工进化”。

(1)六倍体高加索三叶草（6n=48）具有很强的抗旱，抗寒能力，但固氮能力差；而四倍体白三叶（4n=32）具有强固氮能力。为培育出兼具强抗逆性和强固氮能力的三叶草新品种，科学家以高加索三叶草为母本，白三叶为父本进行杂交。

①进行人工杂交时，需要在开花前去除高加索三叶草花内未成熟的 ______并套袋，再授以白三叶的花粉。

②杂交后代F1高度不育，原因是在减数分裂过程中 ______。为进一步获得可育的杂种植株，可用 ______处理F1种子或幼苗，该变异类型属于 ______。

(2)已知在某三叶草种群中，亲代基因型AA占24%，Aa占72%，aa占4%，它们随机交配，则F1中A的基因频率为 ______。假如这三种基因型的个体在某一环境中的生存能力或竞争能力为AA=Aa＞aa，则在长期的选择过程中，A和a的基因频率会有改变，请在如图中绘出A基因频率变化的大致趋势______。

(3)与自然界的生物进化一样，“人工进化”过程的实质也是 ______的定向改变。

【答案】(1)     雄蕊     同源染色体联会紊乱     秋水仙素     染色体（数目）变异

(2)     60%    

(3)种群基因频率

【分析】种群的基因型频率计算种群基因频率的方法是：显性基因的基因频率=显性纯合子的基因型频率+杂合子基因型频率的一半；隐性基因的基因频率=隐性纯合子的基因型频率+杂合子基因型频率的一半。

（1）进行人工杂交时，为了避免自花传粉，需要在开花前，去除高加索三叶草花内未成熟的雄蕊并套袋，来做母本，再授以白三叶草的花粉。

以高加索三叶草（6n=48）为母本（配子中三个染色体组），白三叶草（4n=32）为父本（配子中两个染色体组），进行杂交，后代F1中有5个染色体组，但F1高度不育，其原因是同源染色体联会紊乱，几乎无法产生后代，秋水仙素可以抑制纺锤体的形成，导致染色体加倍，所以为进一步获得可育的杂种植株，可用秋水仙素处理F1种子或幼苗，该变异类型属于染色体（数目）变异。

（2）已知在某三叶草种群中，亲代基因型AA占24%，Aa占72%，aa占4%，则A的频率为24%+72%×1/2=60%，a的频率为4%+72%×1/2=40%，随机交配，A的频率不变，则F1中A的基因频率为60%。三种基因型的个体在某一环境中的生存能力或竞争能力为AA=Aa＞aa，则aa个体就会减少，导致A基因频率会逐渐增加，a的基因频率会逐渐减少，A基因频率变化的可能趋势如下：

（3）

“人工进化”和自然界生物进化一样，实质都是种群基因频率的改变。

14．一万多年前，某地区有许多湖泊（A、B、C、D），湖泊之间通过纵横交错的溪流连结起来，湖中有不少鳉鱼。后来，气候逐渐干旱，小溪流渐渐消失，形成了若干个独立的湖泊（如图1），湖中的鱼形态差异也变得明显。请分析回答下列问题：

(1)溪流消失后，各个湖泊中的鳉鱼不再发生基因交流，原因是存在_____________。各个种群通过___________产生进化的原材料。

(2)C湖泊中的鏘鱼某对染色体上有一对等位基因A和a，该种群内的个体自由交配。图2为某段时间内种群A基因频率的变化情况，假设无基因突变，则该种群在___________时间段内发生了进化，判断依据是____________。

(3)若在某一段时间内，种群足够大且没有其他因素干扰，种群内随机交配产生子代，此时种群中Aa与aa基因型频率相等，则其产生的子代中隐性纯合子所占的比例为____________。

(4)在5000年前，A湖的浅水滩生活着甲水草（二倍体），如今科学家发现了另一些植株较硕大的乙水草，经基因组分析发现，甲、乙两种水草完全相同。经染色体组分析，水草甲含有18对同源染色体，水草乙的染色体组数是水草甲的2倍。则乙水草产生的原因最可能是____________。

【答案】(1)     地理隔离     突变和基因重组     (2)     Y1-Y3     种群中基因A的基因频率发生变化    (3)4/9     (4)低温导致甲水草幼苗或种子有丝分裂过程中纺锤体形成受到抑制，进而导致染色体组成倍增加形成四倍体水草乙

【详解】（1）溪流消失后，各个湖泊中的鳉鱼不再发生基因交流，原因是存在地理隔离；突变和基因重组是进化的原材料。

（2）生物进化的实质是种群基因频率的改变，C湖泊中的鏘鱼的A基因频率在Y1-Y3之间发生变化，因此该阶段发生了进化。

（3）Aa与aa基因型频率相等，设都为Aa所占比例为x与aa也为x，AA为1-2x,基因频率a为3x/2，A的基因频率为1-2x+x/2，因种群自由交配，下一代该种群Aa与aa基因型频率也相等，故aa的基因型频率3x/2×3x/2=Aa的基因型频率2×3x/2×（1-2x+x/2）解得x=4/9，即为aa所占比例。

（4）水草甲含有18对同源染色体，水草乙的染色体组数是水草甲的2倍，说明水草乙的染色体发生了加倍，原因最可能是低温导致甲水草幼苗或种子有丝分裂过程中纺锤体形成受到抑制，进而导致染色体组成倍增加形成四倍体水草乙。